Spitzer obserwuje wzejemne relacje gwiazdy i egzoplanety

Teleskop kosmiczny NASA Spitzer Space Telescope wykrył niezwykłe pulsacje w zewnętrznej powłoce oddalonej o 370 lat świetlnych gwiazdy HAT-P-2. Naukowcy, jako najbardziej prawdopodobne wyjaśnienie, wskazują oddziaływanie krążącej na ciasne orbicie masywnej planety HAT-P-2b. Krążąc powoduje ona wibracje za każdym razem, gdy zbliża się do gwiazdy.

„W sam raz na Walentynki odkryliśmy pierwszy przykład planety, która wydaje się być przyczyną podobnego do bicia serca zachowania swojej gwiazdy macierzystej” – mówi Julien de Wit z Massachusetts Institute of Technology w Cambridge. Badania opisujące wyniki opublikowano dzisiaj w Astrophysical Journal Letters.

Wykryte pulsacje gwiazdy są najbardziej subtelną wariacją światła, jakie Spitzer kiedykolwiek zmierzono za pomocą teleskopu Spitzer. Podobny efekt zwane „biciem serca gwiazdy” zaobserwowano w systemach binarnych w przeszłości, ale nigdy wcześniej nie obserwowano go pomiędzy gwiazdą i krążącą wokół niej egzoplanetą.

Ważący około osiem razy więcej niż Jowisz, HAT-P-2b jest stosunkowo masywną planetę. Jest to „gorący Jowisz”, czyli egzoplaneta, która jest niezwykle gorąca i okrąża swoją gwiazdę na ciasnej orbicie. Ale nawet ten gorący Jowisz jest mały w stosunku do swojej gwiazdy macierzystej, która jest około 100 razy bardziej masywna. To sprawia, że rejestracja efektu pulsacji jest tym bardziej niezwykła (dla porównania, nasze słońce jest około 1000 razy bardziej masywne od Jowisza).

„To niezwykłe, że ta stosunkowo mała planeta wydaje się mieć wpływ na cały gwiazdę w sposób, który widzimy z tak daleka,” mówi Heather Knutson, profesor nauk geologicznych i planetarnych w Caltech w Pasadenie w Kalifornii.

HAT-P-2b jest znany od 2007 roku. Początkowo był interesujący dla astronomów głównie ze względu na jego ekscentryczną ( eliptyczną) orbitę. Planeta spędza większość swojego czasu stosunkowo daleko od gwiazdy, ale
do bliskiego spotkania dochodzi co 5,6 dni. Dla tej planety są to extremalne moemnty, ponieważ otrzymuje aż 10 razy więcej światła na jednostkę powierzchni przechodząc najbliżej gwiazdy niż gdy jest najdalej.

„Mieliśmy przeznaczone czas obserwacyjny do szczegółowego zbadania cyrkulacji atmosferycznej HAT-P-2b”, mówi Nikole Lewis, współautor i astronom z Space Telescope Science Institute w Baltimore. „Odkrycie oscylacji było nieoczekiwane, ale dodaje kolejny element do układanki, w jaki sposób system ten ewoluował.”

Spitzer Hears Stellar ‚Heartbeat’ from Planetary Companion

A planet and a star are having a tumultuous romance that can be detected from 370 light-years away.

NASA’s Spitzer Space Telescope has detected unusual pulsations in the outer shell of a star called HAT-P-2. Scientists’ best guess is that a closely orbiting planet, called HAT-P-2b, causes these vibrations each time it gets close to the star in its orbit.

„Just in time for Valentine’s Day, we have discovered the first example of a planet that seems to be causing a heartbeat-like behavior in its host star,” said Julien de Wit, postdoctoral associate at the Massachusetts Institute of Technology, Cambridge. A study describing the findings was published today in Astrophysical Journal Letters.

The star’s pulsations are the most subtle variations of light from any source that Spitzer has ever measured. A similar effect had been observed in binary systems called „heartbeat stars” in the past, but never before between a star and a planet.

Weighing in at about eight times the mass of Jupiter, HAT-P-2b is a relatively massive planet. It’s a „hot Jupiter,” meaning an exoplanet that is extremely warm and orbits its star tightly. But this hot Jupiter is tiny in relation to its host star, which is about 100 times more massive. That size difference makes the pulsation effect all the more unusual (For comparison, our sun is about 1,000 times more massive than Jupiter).

„It’s remarkable that this relatively small planet seems to affect the whole star in a way that we can see from far away,” said Heather Knutson, assistant professor of geological and planetary sciences at Caltech in Pasadena, California.

Known to the exoplanet community since 2007, HAT-P-2b was initially interesting to astronomers because of its „eccentric,” or elliptical orbit. The planet spends most of its time relatively far from the star, but comes around for a close encounter every 5.6 days. Those are indeed hot dates for this planet, as it receives as much as 10 times the amount of light per unit area at closest approach than at its farthest point in the orbit.

Each time the planet swings around for that close approach, it appears to gives its star a little „kiss” as the gravitational forces of these two bodies interact. The star, in turn, beats like a heart as the planet travels around in its orbit again. For a less lovey-dovey analogy: The planet’s gravity hits the star like a bell on closest approach, making it ring throughout the planet’s orbit.

„We had intended the observations to provide a detailed look at HAT-P-2b’s atmospheric circulation,” said Nikole Lewis, co-author and astronomer at Space Telescope Science Institute, Baltimore. „The discovery of the oscillations was unexpected but adds another piece to the puzzle of how this system evolved.”

Spitzer watched the planet-star interactions from the vantage point of our own solar system, in the telescope’s Earth-trailing orbit around the sun, for about 350 hours between July 2011 and November 2015. Because of the system’s alignment with respect to Earth, Spitzer was able to observe the planet cross directly in front of the star (in a process called a „transit”) as well as behind it (called a „secondary eclipse”). These eclipses of the planet allowed scientists to determine that the pulsations originate from the star, not the planet. The point of closest approach occurs between the transit and secondary eclipse.

The planetary system still has scientists stumped. Calculations by co-author Jim Fuller, Caltech postdoctoral scholar, predicted that the pitter-patter of the star’s vibrations should be quieter and at a lower frequency than what Spitzer found.

„Our observations suggest that our understanding of planet-star interactions is incomplete,” said de Wit. „There’s more to learn from studying stars in systems like this one and listening for the stories they tell through their ‚heartbeats.'”

JPL manages the Spitzer Space Telescope mission for NASA’s Science Mission Directorate, Washington. Science operations are conducted at the Spitzer Science Center at Caltech in Pasadena, California. Spacecraft operations are based at Lockheed Martin Space Systems Company, Littleton, Colorado. Data are archived at the Infrared Science Archive housed at the Infrared Processing and Analysis Center at Caltech. Caltech manages JPL for NASA.

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *